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1、第4章 汽车起动系统,1.起动系统的功用 起动系统的功用是利用起动机将蓄电池的电能转化为机械能，再通过传动机构将发动机拖转起动。 2.起动系统的组成 起动系统由蓄电池、起动机、起动继电器及点火开关等组成，如图4-1所示。,图4-1 起动系统的组成,4.1 起动机的分类及型号,4.1.1 起动机的分类,1.按控制方法分类,电枢移动式,惯性啮合式,强制啮合式,齿轮移动式,同轴式,2.按传动机构啮合方式分类,4.1.2 起动机的型号,根据国家标准QC/T 731993汽车电气设备产品型号编制方法的规定，起动机的型号如图4-2所示。,图4-2 起动机的型号,4.2 起动机的结构和工作特性,4.2.1
2、起动机的结构 1.直流电动机 直流电动机是将电能转化为机械能的装置，是以通电导体在磁场中受磁场力作用这一原理为基础制成的。其主要由磁极（定子）、电枢（转子）、电刷与电刷架、外壳及端盖等组成，如图4-3所示。,图4-3直流电动机 1前端盖； 2电刷和电刷架； 3励磁绕组； 4磁极铁芯； 5外壳； 6换向器； 7电枢（转子）； 8后端盖,1）磁极 磁极的作用是产生磁场，它由磁极铁芯和固定在铁芯上的励磁绕组组成，如图4-4所示。为增大磁场强度，大多数起动机采用4个磁极。通过螺钉将磁极铁芯固定在电动机的外壳上。励磁绕组是采用矩形粗铜线绕制而成的。,图4-4 磁极与磁路,2）电枢 电枢由电枢轴、电枢绕组
3、、换向器及铁芯等组成，如图4-5所示，其作用是产生电磁转矩。,图4-5 电枢总成 1换向器； 2铁芯； 3电枢绕组； 4电枢轴,3）电刷与电刷架 电刷与电刷架的作用是将电流引入电动机，使电枢产生定向转矩。 电刷一般是用铜和石墨粉压制而成的，有利于减小电阻及增加耐磨性。电刷装在电刷架中，借弹簧压力压在换向器上，如图4-6所示。 一般电动机内装有4个电刷，其中有两个电刷直接搭铁，称为搭铁电刷。,图4-6 电刷及电刷架 1框式电刷架； 2盘形弹簧； 3电刷； 4前端盖； 5换向器,4）轴承 因起动机每次工作时间很短，并且承受的是冲击载荷，所以起动机轴承一般都采用青铜石墨轴承或铁基含油轴承；而减速起动
4、机电枢轴的转速很高，其电枢轴承采用滚珠轴承或滚针轴承。 5）直流电动机工作原理 直流电动机的工作示意图如图4-7所示。,图4-7 直流电动机的工作示意图,2.传动机构 1）传动机构的作用 起动机的传动机构安装在电动机电枢的延长轴上，在起动发动机时，用来将驱动齿轮与电枢轴连成一体，并使驱动齿轮沿电枢轴移出与飞轮齿圈啮合，将起动机产生的转矩传递给发动机的曲轴，使发动机起动。 2）超速保护装置 （1）滚柱式单向离合器。如图4-8所示为滚柱式单向离合器组成与工作示意图。它由内座圈、滚柱以及装在内座圈孔中的柱塞和弹簧等组成。驱动齿轮与外座圈连成一体，花键套筒与内座圈连成一体，并通过花键装在电枢的延长轴上
5、。,图4-8 滚柱式单向离合器组成与工作示意图 1起动机驱动齿轮； 2外座圈； 3内座圈； 4滚柱； 5柱塞； 6花键套筒； 7弹簧； 8飞轮齿圈,（2）弹簧式单向离合器。 弹簧式单向离合器的结构较为简单，如图4-9所示。,图4-9 弹簧式单向离合器的结构 1衬套； 2起动机驱动齿轮； 3限位套； 4离合弹簧； 5护套； 6花键套筒； 7弹簧； 8滑套,（3）摩擦片式离合器。在一些大功率起动机上常采用摩擦片式离合器，以传递较大的转矩。摩擦片式离合器的结构如图4-10所示。,图4-10摩擦片式离合器的结构 1起动机驱动齿轮； 2限位套; 3锁紧螺母； 4弹性垫圈； 5压环； 6调整垫圈； 7从动
6、摩擦片； 8主动摩擦片； 9、14卡环； 10内接合鼓； 11花键套筒； 12弹簧； 13滑环,3.控制装置 起动机控制装置的结构如图4-11所示，主要由吸引线圈和保持线圈、活动铁芯、接触盘等组成。其中，吸引线圈与电动机串联，保持线圈与电动机并联，直接搭铁。活动铁芯一端通过接触盘控制主电路的导通，另一端通过拨叉控制驱动齿轮的啮合。,图4-11 起动机控制装置结构 1、13主接线柱； 2点火线圈附加电阻短路接线柱； 3导电片； 4接触盘； 5固定铁芯；6吸引线圈和保持线圈； 7推杆； 8活动铁芯； 9复位弹簧； 10调节螺钉；11拨叉； 12起动机接线柱,4.2.2 起动机的工作特性,1.直流电
7、动机的工作特性 汽车起动机所用的电动机为直流电动机，其输出转矩M、转速n和功率P随电枢电流变化的规律，称为直流电动机的工作特性。如图4-12所示为串励式直流电动机的特性曲线。,图4-12 串励式直流电动机的特性曲线,1）转矩特性 由于励磁绕组与电枢绕组是串联的，因此有励磁电流Ij与电枢电流Is相等。在磁路未饱和时，磁通与励磁电流Ij成正比，即=C1Ij=C1Is（C1为常数），故电动机产生的电磁转矩为 M=CmIs=CmC1IsIs=CIs2 式中，Cm为电动机的结构常数；C为规定的常数。 在磁路未饱和时，直流电动机的电磁转矩M与电枢电流Is的平方成正比。在磁路饱和时，磁极磁通为常数，电磁转矩
8、与电枢电流大致成直线关系，见图4-12中的M曲线。,2）转速特性 串励式直流电动机的转速为,3）功率特性 电动机的输出功率P可以通过测量电动机电枢轴上的输出转矩M和电枢轴的转速n来确定，即,蓄电池容量越小，内阻越大，内压降也就越大，供给起动机的电压降低，使起动机输出电流和功率减小。当蓄电池使用时间增长、极板硫化程度增大时，内阻相应增大，所以起动性能相应降低，起动机就不易起动。,起动机接触电阻与导线电阻越大，起动机输出功率和转速越小。电刷与换向器接触不良、电刷弹簧弹力减弱、导线与蓄电池接线柱连接不牢等，都会使接触电阻增大。,当蓄电池使用环境温度降低时，电解液密度增大，蓄电池内阻增大，蓄电池容量和
9、端电压都将急剧下降，使起动机输出电流和功率显著降低。因此，在寒冷冬季，应对蓄电池采取有效的保温措施。,汽车蓄电池容量的影响,环境温度的影响,接触电阻和导线电阻的影响,2.影响起动机工作特性的因素,4.3 起动机的就车检查及使用养护,4.3.1 起动机的就车检查,1.电磁开关吸引线圈的性能检查 （1）先把励磁绕组的引线断开。 （2）按照如图4-13所示的方法连接蓄电池与起动机。驱动齿轮应能伸出，否则表明其功能不正常。,图4-13 电磁开关吸引线圈性能检查,2.电磁开关保持线圈性能检查 接线方法如图4-14所示，在驱动齿轮移出之后从端子C上拆下导线。驱动齿轮仍能保留在伸出位置，否则表明保持线圈损坏
10、或搭铁不正确。,图4-14 电磁开关保持线圈性能检查,3.驱动齿轮回位检查 检查方法如图4-15所示，拆下蓄电池负极接外壳的接线夹后，驱动齿轮能迅速返回原始位置即为正常。,图4-15 驱动齿轮回位检查,4.空载检查 具体操作步骤如下： （1）固定起动机。 （2）按照如图4-16所示的方法连接导线。 （3）检查起动机应平稳转动，同时驱动齿轮应移出。 （4）读取电流表的数值，应符合标准值。 （5）断开端子50连接后，起动机应立即停止转动，同时驱动齿轮缩回。在进行上述项目检查时，应注意尽快完成操作，以免烧坏直流电动机的绕组。,图4-16 起动机的空载检查,1.起动机的养护要求 起动机在使用中有以下养
11、护要求： （1）起动机各导线安装应牢固可靠、绝缘良好，起动机外表面应保持清洁，防止短路。 （2）电刷在电刷架内应滑动自如，无卡滞和晃动现象。 （3）电刷磨损超过5%时应更换或修整。 （4）检查换向器表面无脏污、烧蚀和磨损现象，必要时检修或更换。,4.3.2 起动机的使用养护,（5）查看电枢轴有无弯曲，检查电枢轴前后配合间隙及驱动齿轮与轴配合间隙应符合规范要求。 （6）定子、转子绕组接线柱无脱焊现象，绝缘应良好。 （7）单向离合器夹在虎钳上，转动齿轮应能沿一个方向均匀转动，而沿相反方向不能转动。 （8）电磁开关触点与接触盘表面无油污或烧蚀现象。 （9）电磁开关接线柱与吸引线圈无短路现象。 为保证
12、起动机使用性能，维修后应进行空转和制动性能试验，达到规范后才能装车。,2.使用起动机的注意要点 起动机在使用中应注意以下事项。 1）禁止长时间使用 起动机的电动机与一般电动机不同，安全使用时间非常短，一般在10 s之内，通常最多不应超过30 s。故发动机起动不起来就不能长时间起动，以免烧坏电动机。在连续使用10 s起动不起来时，检查起动机之外的原因，如汽缸压缩压力、燃料系统、点火系统和润滑系统等。 2）起动机的定期检查 汽车每行驶3万4万千米以上里程时，应进行检查。,4.4 起动系统常见故障诊断与排除,4.4.1 起动机空转 1.故障现象 接通点火开关，起动机只是空转，发动机曲轴不转动。 2.
13、故障产生原因 （1）起动机传动装置故障。 （2）驱动齿轮或飞轮齿圈严重磨损。 3.故障诊断与排除 （1）若起动机空转时伴有齿轮的撞击声，则表明飞轮齿圈的齿或起动机驱动齿轮的齿磨损严重或已损坏，致使其不能正确地啮合，应修整或更换相应部件。 （2）起动机传动装置故障有单向离合器弹簧损坏、单向离合器滚柱磨损严重、单向离合器套筒的花键槽锈蚀等。这些故障会阻碍驱动齿轮的正常移动，造成不能与飞轮齿圈准确啮合，应修整或更换相应部件。,1.故障现象 接通点火开关时，起动机能够带动发动机转动，但转速过低甚至稍转即停。 2.故障产生原因 起动机能运转，说明控制电路工作正常，但起动机运转无力，则说明带负荷能力降低，
14、实际输出功率减小。主要有以下几方面的原因： （1）蓄电池存电不足。 （2）导线接触不良。 （3）起动机本身无力。 （4）发动机曲轴过紧。,4.4.2 起动机起动无力,3.故障诊断与排除 接通前照灯，再接通起动机，看灯光变化情况。若灯光立即熄灭或灯丝变成暗红色，说明蓄电池存电不足或蓄电池接触不良（起动后可用手摸试，接触不良处特别热）；若灯光变暗，起动机冒烟，说明起动机内部有短路故障；若灯光基本保持原有亮度，说明起动机主电路有断路或接触不良故障，应检查电刷接触面积及弹簧弹力是否过小，电刷是否有油污，定子、转子有无断路等。 若起动机经检查均正常，则应对曲轴紧度进行检查。,1. 蓄电池方面故障,2.
15、继电器方面故障,3. 起动机方面故障,4. 其他方面故障,1.故障现象 接通点火开关时，起动机没有转动迹象。,4.4.3 起动机不转,根据起动系统的实际连线情况，检查各连线及接点处的连接情况。,在未接通点火开关前，先进行按喇叭和开前照灯试验。如喇叭声响低沉、沙哑，灯光暗淡，应先检查蓄电池存电及正、负接线柱连接情况。,检查相关的继电器及保险丝是否正常。,检查起动机是否正常。,综合考虑发动机其他方面的问题进行综合检测。,3.故障诊断,1.起动时有打齿现象 1）故障现象 接通点火开关，起动机在飞轮齿圈处发出强烈的打齿声，且不能带动发动机运转。 2）故障产生原因 （1）起动机安装螺钉松动。 （2）驱动
16、齿轮与飞轮齿圈正常啮合的位置调整不当，即当主电路已接通，驱动齿轮还未与飞轮齿圈完全啮合，从而引起打齿现象。 （3）起动机电枢轴与轴承径向间隙过大。 （4）驱动齿轮和飞轮齿圈的齿损坏严重。,4.4.4 起动机其他故障,2.电磁开关吸合不牢 1）故障现象 当接通点火开关时，听见电磁开关吸合的“哒、哒”声，但发动机不能被起动。 2）故障产生原因 蓄电池存电不足、内部短路或连接导线接触不良，致使蓄电池输出电压降低。当点火开关接通时，蓄电池小电流向起动继电器与电磁开关吸引线圈及保持线圈供电，蓄电池内部压降不大，端电压较高，能够带动起动继电器与电磁开关工作。但是，当起动机主回路通电后，大电流放电使蓄电池端电压立即下降，当其低于起动继电器与电磁开关的工作电压时，起动继电器的触点和电磁开关将自动断开，驱动齿轮退回原位。当主电路断电后，蓄电池内部压降减小，端电压又回升到高于起动继电器与电磁开关的工作电压时，起动继电器触点和电
